Конденсаторы

Конденсатор предназначен для охлаждения перегретого пара, вышедшего из компрессора, до состояния насыщения, его конденсации и (в некоторых случаях) переохлаждения конденсата ниже температуры конденсации. В этом аппарате теплота, полученная холодильным агентом в испарителе и компрессоре, отводится в окружающую среду.

По роду теплоотводящей среды конденсаторы можно разделить, на две большие группы: с воздушным и водяным охлаждением. Промежуточное положение занимают оросительные и испарительные конденсаторы, в которых теплота отводится одновременно водой и воздухом [2, с. 180].

К конденсаторам с водяным охлаждением (проточные конденсаторы) относятся горизонтальные и вертикальные кожухотрубные, двухтрубные, элементные и пакетно-панельные конденсаторы. Их конструкции хорошо известны. Отвод теплоты в таких конденсаторах осуществляется за счет нагрева воды на 4...7 °С, которая циркулирует внутри труб благодаря напору, создаваемому насосом.

В оросительных конденсаторах основная часть теплоты отводится также за счет нагрева воды, а некоторая часть теплоты идет на испарение воды в воздух. В испарительных конденсаторах обеспечиваются условия более интенсивного тепломассообмена воды и воздуха (за счет работы вентилятора), однако расход воды здесь значительно меньше.

Воздушные конденсаторы делятся на конденсаторы с принудительным и свободным движением воздуха. Первый тип представляет собой агрегат, состоящий из теплопередающей системы труб и вентилятора с автономным приводом, или с приводом от двигателя компрессора. Конденсаторы со свободным движением воздуха не имеют вентилятора, они проще в изготовлении и дешевле, имеют лучшие акустические показатели. Однако теплоотдача в них хуже, поэтому они работают при более высоких давлениях и температурах конденсации. Область применения конденсаторов со свободным движением воздуха ограничена малыми, преимущественно бытового назначения, холодильными машинами.

Интенсивность теплообмена в различных типах конденсаторов различна. Наиболее интенсивный теплообмен в проточных конденсаторах, наихудший – в воздушных со свободным движением воздуха. Количественной характеристикой интенсивности теплообмена в конденсаторе может служить величина плотности теплового потока (удельной тепловой нагрузки):

.

Ниже приведены среднестатистические значения для различных типов конденсаторов.

Тип конденсатора	qF, Вт/м^2
проточный оросительный испарительный воздушный	5000...6200 4100...5200 2000...2300 60...200

Очевидно, что при одной и той же тепловой нагрузке на конденсатор теплопередающая поверхность, например, испарительного конденсатора должна быть более чем в два раза большей по сравнению с проточным, а воздушного – на порядок больше испарительного.

Среди холодильных машин средней и большой холодопроизводительности наибольшее распространение получил горизонтальный кожухотрубный конденсатор (рис. 5.1)

жидкость NH₃

пар NH₃

Рис. 5.1. Горизонтальный кожухотрубный четырехходовой аммиачный конденсатор:
1 – корпус, 2 – трубные решетки (доски), 3 – теплопередающие трубки, 4 – крышки, 5 – конденсационный горшок, 6 – предохранительный клапан, 7 – перегородки в крышке

Пары аммиака поступают сверху в межтрубное пространство корпуса, где, соприкасаясь с холодной поверхностью теплопередающих трубок, охлаждаются до температуры конденсации и конденсируются. Образовавшиеся капли жидкого аммиака падают вниз и через конденсационный горшок 5 отводятся из конденсатора.

Холодная вода подается в нижнюю часть конденсатора. Движется по трубам она обычно со скоростью 0,5...1,2 м/с, поэтому, чтобы подольше задержать ее внутри конденсатора (ведь она должна успеть прогреться на 4...7 °С!) последние, как правило, выполняются многоходовыми. В рассматриваемом случае конденсатор выполнен четырехходовым: с помощью перегородок 7 в крышках вода трижды будет менять направление своего движения, пока не покинет конденсатор. Постепенное продвижение воды в верхнюю часть конденсатора обеспечивает принцип противоточного движения воды и аммиака.

В подавляющем большинстве случаев в проточных конденсаторах применяют оборотную систему водоснабжения. Она предполагает многократное использование воды для отвода теплоты из конденсатора. Подогревшись в конденсаторе, вода поступает на какое-либо водоохлаждающее устройство (градирня, брызгательный бассейн, фонтан), где охлаждается и с помощью насоса вновь подается в конденсатор. Необходимый объемный расход воды можно определить из уравнения:

(5.1)

где Q_к – тепловая нагрузка на конденсатор, равная сумме холодопроизводительности компрессора и его индикаторной мощности, Вт:

; (5.2)

r, c – плотность воды и ее удельная теплоемкость, соответственно кг/м³ и Дж/(кг·К);

t_вых, t_вх – соответственно, температура воды на выходе и входе в конденсатор, °С.

Дата добавления: 2014-01-04